CN102551852A - 具有抗扭矩特征的螺栓和工具 - Google Patents

Abstract

一种用于将线材(4)固定于外部固定器元件(3)的系统，其中，该系统包括：外部固定器元件(3)，其具有至少一个表面(31)和从该表面(31)延伸的至少一个开口(30)；线材(4)，其用于延伸穿过骨骼结构并被固定至表面(31)；具有杆的螺栓(1)，该螺栓包括螺纹部(10)、头部(11)和至少一个夹持元件(12、14)，其中，螺栓(1)用于延伸穿过开口(30)且该至少一个夹紧元件容置线材并利用夹持力将线材夹持至表面(31)；螺母(7)，用于利用夹持力将螺栓(1)拉靠在外部固定器元件(3)的该表面(31)上；以及反扭矩工具(2)，其用于在利用该螺栓(1)和该螺母(7)将该线材(4)固定至该表面(31)的同时提供反扭矩。该螺栓(1)包括反扭矩开口(13)，并且该反扭矩工具(3)包括用于接合到该螺栓的该反扭矩开口(13)中的螺栓部(20)，其中，该螺栓部(20)优选地具有与该反扭矩开口(13)互补的截面。

Description

具有抗扭矩特征的螺栓和工具

技术领域

本发明涉及一种用于与根据权利要求1的前序部分所述的外部固定器系统一起使用的螺栓。

背景技术

目前，存在许多外部固定器可以矫正的骨骼畸形或骨折。这种固定器被称之为例如伊里扎洛夫(Ilizarov)设备。

通常，这种外部固定器包括环，该环也指定为通过螺杆或撑杆连接的固定板，以处理骨骼的成角畸形、移位、和长度差异。此外，固定板借助于通常贯穿所述环的线材或销钉与骨骼结构相连。线材或销钉借助于螺栓和螺母与板相连。此外，在将借助于所述螺栓和所述螺母建立固定连接之前，必须绷紧线材，由于必须使用若干工具，因此这对外科医生来说会导致非常复杂的过程。

首先，必须借助于螺栓和螺母在一端上固定住线材。因此，必须使用第一扳手张紧，且必须使用第二扳手提供克服拉紧扭矩的反扭矩。

然后，必须借助于紧线器张紧线材并在另一端上紧固住线材。为了紧固住线材，还必须使用两个扳手。这意味着要使用三个工具来将线材固定于第二端，即紧线器和两个扳手。由于需要至少一个另外的人员来固定线材并且有限的宽敞程度也会带来困难，因此这对于外科医生来说是非常麻烦的。

图1示出了这种系统，从该图中可以看到，利用三个不同的工具将紧线并紧固于外部固定器的环或板。因此，必须使用紧线器来张紧该线材。该紧线器于此由附图标记5表示。此外，必须使用两个扳手以拧紧螺栓和螺母。这意味着需要至少两个人来张紧并固定线材。通常，一个人用来操纵紧线器，而另一个人操作扳手。

会产生另一个问题，即，当随后必须重新拧紧螺母和螺栓时，螺栓延伸穿过其内的开口的轻微旋转，并且线材失去它的直线度是很有可能的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术的缺陷的外部固定器系统。

这种目的可由权利要求1的特征来实现。由此，提供了一种用于将线材固定至外部固定器元件的系统，其中，所述系统包括：

-外部固定器元件，该外部固定器元件具有至少一个表面和从所述表面延伸的至少一个开口，

-线材，该线材用于延伸穿过骨骼结构并且用于被固定至所述表面，

-具有杆的螺栓，所述螺栓包括螺纹部、头部、以及至少一个夹持元件，其中，所述螺栓用于贯穿所述开口，并且所述至少一个夹持元件容置线材并利用夹持力将线材夹持于所述表面，

-螺母，该螺母用于利用所述夹持力将螺栓拉靠在外部固定器元件的所述表面上，以及

-反扭矩工具，该反扭矩工具用于在利用所述螺栓和所述螺母将所述线材固定至所述表面的同时提供反扭矩。

其中，所述螺栓包括反扭矩开口，并且所述反扭矩工具包括用于接合到所述螺栓的所述反扭矩开口中的螺栓部，所述螺栓部优选地具有与所述反扭矩开口互补的截面。

利用该系统，在不使用若干不同工具的情况下夹持住线材是可能的。因此，外科医生可以在没有助手的情况下张紧线材。

优选地，所述反扭矩工具包括至少一个开口，所述线材的一部分贯穿该至少一个开口。由此，由于开口优选地被设置成使得线材被开口完全包围住，因此对于外科医生而言，所述开口用作保护元件。

优选地，反扭矩工具包括可被外科医生抓持住的手柄。

优选地，系统进一步包括紧线工具，并且反扭矩工具包括连接部，所述反扭矩工具能够通过连接部连接于紧线工具，由此，连接部优选地为螺纹结构。外科医生利用这种一体式的结构能够在没有其它人帮助的情况下张紧线材并将线材固定于固定板。

优选地，至少一个夹持元件被设置成比反扭矩开口靠近所述表面。

优选地，所述反扭矩开口沿中轴线延伸，该中轴线相对于螺栓的中轴线成角度地延伸，特别地，大体上垂直于螺栓的中轴线延伸。

优选地，所述反扭矩开口设置成通孔或盲孔，由此头部包围该开口。

附图说明

在下文中，参照附图对本发明的优选实施方式进行描述，这些附图是出于说明本发明的本优选实施方式的目的而并非出于对其进行限制的目的。在附图中：

图1示出了外部固定器的一部分的立体图，其中，线材在从现有技术获知的张紧和固定方案下附接于外部固定器；

图2示出了外部固定器的系统；

图3示出了用于将线材固定于外部固定器的板的螺栓的侧视图，其中，该螺栓配备有抗扭矩元件；

图4示出了根据图3的螺栓的立体图；

图5示出了用于在利用根据图3和图4的螺栓固定线材的同时提供反扭矩的反扭矩工具的第一实施方式的立体图；

图6示出了根据图5的工具的剖视图；

图7示出了根据图5的工具的俯视图；

图8示出了待与紧线器一起使用的反扭矩工具的另一实施方式的立体图；以及

图9示出了根据图8的反扭矩工具的剖视图。

具体实施方式

图1示出了外部固定器系统的立体图。该外部固定器系统于此包括呈环形的板3和线材4，该环具有若干开口30，该线材待被张紧并待被附接于所述环3。因此，利用螺母和根据本发明的螺栓1。在这个现有技术方案中，线材被紧线器4张紧，并且随后借助于两个扳手6拧紧螺栓和螺母，其中，一个扳手与螺栓相连而另一个与螺母相连。

图2示出了用于将线材4固定于诸如环或板之类的外部固定器元件3的系统。该系统包括：

-外部固定器元件3，该外部固定器元件3具有至少一个表面31和从所述表面31延伸的至少一个开口30，

-线材4，该线材4适于贯穿骨骼结构并适于被固定于所述表面31，

-具有杆的螺栓1，该螺栓1包括螺纹部10、头部11和至少一个夹持元件12、14，其中，所述螺栓1适于贯穿所述开口30，并且所述至少一个夹持元件12、14容置线材并利用夹持力将线材夹持于所述表面31，

-螺母7，该螺母7用于利用所述夹持力将所述螺栓1拉靠在外部固定器元件3的所述表面31上，以及

-反扭矩工具2，该反扭矩工具2用于在利用所述螺栓1和所述螺母7将所述线材4固定于所述表面31的同时提供反扭矩，其中，

-所述螺栓1包括反扭矩开口13，并且所述反扭矩工具2包括适于接合到所述螺栓的所述反扭矩开口13中的螺栓部20，并且其中，所述螺栓部20优选地具有与所述反扭矩开口13互补的截面。

图2示出了螺栓1和反扭矩工具2的可能的应用的立体图。若干线材4贯穿骨骼结构8。所述线材4借助于螺栓1和螺母7固定于固定板3。由此，当一旦拧紧螺母7就提供轴向夹持力时，将借助于夹持元件12、14将线材4夹靠在固定板3的表面31上。

在图2的左侧，螺栓1与具有手柄22的反扭矩工具2相连，如图3到图5中所示。由此，反扭矩工具2利用其螺栓部20接合到螺栓1的反扭矩开口13中。

在图2的右侧，螺栓1与连接于紧线器5的反扭矩工具2相连。由此，反扭矩工具2设置在紧线器的前方，外科医生能够利用该紧线器张紧线材4并且同样能够在应该拧紧螺母7时提供反扭矩。

关于图2，还注意到的是，反扭矩开口13的轴线A也可与螺栓1的中轴线M成角度地延伸。优选地，反扭矩开口的轴线A以与线材4共线的方式延伸。

通过上述说明，越来越清楚的是，线材4优选地借助于所述螺栓1和固定板3的相应表面31而被夹持住。然而，设置单独的元件同样是可能的，该元件同样设置有开口和相应的表面，其中，螺栓1贯穿该开口，可将线材4夹靠在该相应的表面上。这种单独的元件可用于将线材设置成相对于板偏置。这通过图2中的线材4’示出。

图3和4将螺栓1示出为用于将线材连接于外部固定系统的固定板。这种外部固定系统通常包括至少两个板，该至少两个板借助于长度可调的杆或支柱相连，以使板相对于彼此定向。板与张紧的线材或与贯穿或伸入骨骼结构的销钉相连。张紧的线材借助于螺栓1安装于板。螺栓1也可用于将销钉夹持至板。销钉或线材由此借助于螺栓中的夹持元件12、14和板的线材或销钉落在其上的相应表面被夹持住。

根据图3和4的螺栓1包括杆，该螺栓1具有螺纹部10、头部11和夹持元件12、14，其中，该夹持元件12、14用于容置和夹持外部固定器系统的张紧的或待张紧的线材。夹持元件可以具有夹持开口12和/或夹持沟槽14的形状。螺纹部10和头部11沿中轴线M延伸。由此，螺纹部10的后面可以紧跟着头部11，或者可将诸如杆部17之类的附加部设置在螺纹部10与头部11之间。杆适于贯穿固定板3的开口30。线材4借助于夹持元件12、14并借助于固定板3的表面31而被夹持住。

线材或销钉延伸穿过或进入夹持元件12、14。因此，它与相应的侧壁接触。螺栓1自身贯穿固定板内的开口。由此，线材落在固定板的顶侧上并被朝向该顶侧夹持住。螺栓1被螺母紧固住，该螺母与螺纹部和固定板的底侧接触。换言之，一旦拧紧螺母，螺栓1就将被朝向固定板的顶侧移动，并且线材将被顶侧和夹持元件12、14夹紧。然而，重要的是，一旦拧紧螺母就必须施加在螺母上的扭矩将在螺栓上被抵消，以防止成直线的线材将变得不直。由此，必须防止螺栓1围绕它的中轴线M旋转。为了抵消该扭矩，必须施加相应的反扭矩。反扭矩可以由反扭矩工具2通过作为螺栓1的一部分的反扭矩开口13施加。换言之，所述螺栓1包括用于容置反扭矩工具2的反扭矩开口13。

优选地，开口13设置在螺栓1的头部11中。开口13沿与中轴线M成角度地设置的轴线A延伸。优选地，轴线A垂直于该中轴线M，这意味着开口13垂直于螺栓1延伸。开口13可以以若干形式设置，例如完全延伸穿过螺栓1的通孔或仅部分延伸到螺栓1中的盲孔。开口13也可具有敞开部分，以产生能够从头部的顶部触及的槽形结构。关于截面，开口13具有与如下所述的反扭矩工具2的相应部分类似的截面。优选地，开口13具有允许在反扭矩工具的定向方面具有灵活性的圆形截面。作为选择，开口13也可具有矩形、多边形、椭圆形或方形的截面。

如图3和4中所示的螺栓包括两个夹持元件，即夹持开口12和夹持沟槽14。但是，仅设置该夹持元件中的一个同样是可能的。开口12和沟槽14容置相应的线材或销钉，该线材或销钉利用开口12或沟槽14的壁并利用线材与其接触的固定板而被夹持住。

在本实施方式中，夹持开口12沿垂直于中轴线M延伸并延伸穿过该中轴线M的中轴线B延伸。由此，夹持开口12与该中轴线M相交。作为选择，也可设置成使得中轴线B延伸成相对于中轴线M偏移。

夹持沟槽14沿中轴线C延伸。优选的中轴线C相对于中轴线M偏移，但中轴线C在存在夹持开口12的情况下平行于中轴线B。夹持沟槽14包括切口15，经由该切口15，为夹持沟道14提供了入口。这意味着可将该螺栓压在线材上。

优选地，夹持开口12和/或夹持沟槽15包括摩擦力增加结构16。该摩擦力增加结构16设置在相应的夹持元件12、15附近和/或内部，并用于增加夹持元件12、15与线材之间的摩擦力。由此，线材的张紧力可通过螺栓1和相应螺母的恒定预拉伸力来增大。摩擦力增加结构16优选地被设置成相互平行设置的多个槽。

为夹持开口12设置的摩擦力增加结构16设置在头部11的朝向螺纹部10指向的表面上。

图5到7示出了反扭矩工具2的第一实施方式，而图8和9示出了第二实施方式。该第一实施方式优选地用于将与未张紧的线材相连的螺栓拧紧至固定板。第二实施方式可与紧线器一起使用，由此，反扭矩工具2与紧线器固定连接。当必须需要与紧线器和用于拧紧螺母的工具分离开的单独的反扭矩工具，这意味着外科医生为了拧紧螺栓/螺母连接并为了张紧线材必须操作三个不同的工具时，该第二实施方式是极为有利的。

两种反扭矩工具2均包括适于被反扭矩开口13容置的螺栓部20。反扭矩经由螺栓部20施加到螺栓1上。在本实施方式中，螺栓部20沿中轴线N延伸且具有大致圆形的截面。然而，螺栓部20的截面取决于反扭矩开口13的截面。螺栓部20因此可以具有如上就反扭矩开口13所述的任一其它的截面。

该第一实施方式进一步包括从螺栓部20延伸的手柄22。该手柄22可被外科医生用于施加反扭矩。手柄内存在非强制性地设置的线材开口21。所述线材开口21至少部分地贯穿手柄22，并且所述线材开口21主要用于接收外部固定器的线材。线材的延伸越过固定板或固定环的剩余部分优选地被所述线材开口21完全接收，这具有限制了因线材而使外科医生受伤的风险的优点。线材开口21沿与螺栓部22的中轴线N平行的中轴线O延伸。线材开口21的直径优选地大于线材的直径，这使得能够非常容易地操作该装置。此外，无需将轴线N与轴线O之间的距离设置成处于窄公差带中。

线材开口21进一步包括倒棱缘23，该倒棱缘23使得能够将线材更好地插入到开口中。

在从螺栓部20朝另一端部24看去时，手柄22的截面优选地扩大，使得它变得更符合人机工程学以便于外科医生抓握住该手柄22。在螺栓部与另一端部24之间，截面优选地保持成高于特定的距离常数。

现在将对图8到9的实施方式进行说明，其中描绘了待连接于紧线器的反扭矩工具。螺栓部20与具有比螺栓部更大直径的过渡部25邻接。过渡部25随后与连接部26接触，反扭矩工具经由该连接部26连接于紧线器。连接部26包括设置有螺纹28的开口27。在连接部26的外表面上设置有若干凹槽29，所述凹槽29用于将反扭矩工具连接于紧线器。

第二实施方式同样包括沿中轴线O延伸的线材开口21，该中轴线O平行于中轴线N。线材将经由线材开口21接合到紧线器中。开口21同样可包括倒棱缘23。在线材开口21的前部中，设置有插入辅助部21a，该插入辅助部21a呈直径朝向开口21减小的圆锥形凹口的形状。

这种反扭矩工具2与紧线器一起使用具有下列优点，即，外科医生可以以非常容易的且非偏移紧固的方式来拧紧螺栓。由此，外科医生必须利用紧线器张紧线材，该紧线器在张紧期间经由反扭矩部22与螺栓1接触。由于该接触，紧线器和螺栓已经关于线材的方向对齐。此外，紧线器不再能够随意移动，这意味着外科医生不必承担紧线器的全部重量。一旦将线材张紧，就必须用螺母紧固住螺栓。因此，将借助于扳手或类似的工具拧紧螺母，并且将由紧线器来提供反扭矩。

优选地，反扭矩工具2由诸如不锈钢或钛之类的金属材料制成。

优选地，螺栓1由诸如不锈钢或钛之类的金属材料制成。

附图标记列表

Claims (14)

1.一种用于将线材(4)固定于外部固定器元件(3)的系统，其中，所述系统包括：

外部固定器元件(3)，所述外部固定器元件(3)具有至少一个表面(31)和从所述表面(31)延伸的至少一个开口(30)，

线材(4)，所述线材(4)用于延伸通过骨骼结构并用于被固定于所述表面(31)，

具有杆的螺栓(1)，所述螺栓(1)包括螺纹部(10)、头部(11)和至少一个夹持元件(12，14)，其中，所述螺栓(1)用于延伸通过所述开口(30)，并且所述至少一个夹持元件(12，14)容置线材并利用夹持力将线材夹持至所述表面(31)，

螺母(7)，所述螺母(7)利用所述夹持力将所述螺栓(1)拉靠在所述外部固定器元件(3)的所述表面(31)上，以及

反扭矩工具(2)，所述反扭矩工具(2)用于在利用所述螺栓(1)和所述螺母(7)将所述线材(4)固定于所述表面(31)的同时提供反扭矩，其特征在于，

所述螺栓(1)包括反扭矩开口(13)，并且所述反扭矩工具(2)包括用于接合到所述螺栓的所述反扭矩开口(13)中的螺栓部(20)，所述螺栓部(20)优选地具有与所述反扭矩开口(13)互补的截面。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反扭矩工具(2)包括至少一个开口(21)，所述线材(4)的一部分延伸通过所述至少一个开口(21)。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反扭矩工具(2)包括手柄(22)。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括紧线工具(5)，并且所述反扭矩工具包括连接部(26)，所述反扭矩工具能够经由所述连接部(26)连接于所述紧线工具(5)，由此，所述连接部(26)优选地为螺纹结构。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述至少一个夹持元件(12、14)被设置成比所述反扭矩开口(13)靠近所述表面(31)。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反扭矩开口(13)沿中轴线(B)延伸，所述中轴线(B)与所述螺栓(1)的中轴线(M)成角度地延伸，特别地，基本上垂直于所述螺栓(1)的所述中轴线(M)延伸。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反扭矩开口(13)被设置成通孔或盲孔，从而使得所述头部(11)包围住所述开口。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反扭矩开口(13)具有圆形或多边形或矩形的截面。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述夹持元件(12、14)是夹持开口(12)和/或夹持沟槽(14)，所述夹持开口(12)和夹持沟槽(14)二者优选地平行于所述反扭矩开口(13)延伸，并且所述夹持元件(12、14)位于所述反扭矩开口(13)与所述外部固定器的表面(31)之间。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述夹持沟槽(14)设置有沿所述夹持沟槽(14)延伸的切口(15)，从而使得线材能够插入穿过所述夹持沟槽(14)。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述夹持开口(12)或所述夹持沟槽(14)包括分别增大线材与所述开口(12)或线材与所述沟槽(14)之间的摩擦力的结构(16)。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，如沿所述夹持开口(12)的方向观察的那样，所述头部(11)延伸超过所述夹持开口(12)的实际长度，使得至少在所述开口的一侧上设置有突部(17)，所述线材经由所述突部(17)被夹持住。

13.一种用于在外部固定器系统中使用的螺栓(1)，其中，所述螺栓(1)具有杆，所述螺栓(1)包括螺纹部(10)、头部(11)以及至少一个夹持元件(12、14)，所述至少一个夹持元件(12、14)用于容置线材并将线材夹持至外部固定器，其中，所述螺纹部(10)用于延伸通过所述外部固定器的固定板(3)内的开口(30)，所述夹持元件(12、14)用于将所述线材夹靠在所述固定板(3)的表面(31)上，其特征在于，所述螺栓(1)包括用于容置反扭矩工具(2)的反扭矩开口(13)。

14.一种用于张紧根据权利要求1到12中的任一项所述的系统中的外部固定器的线材的方法，所述方法包括下列步骤：

经由螺栓(1)和螺母(7)将所述线材的第一端固定于外部固定器的固定板，由此，根据权利要求1到3中的任一项所述的系统中的反扭矩工具(2)被用于克服拧紧所述螺母的拧紧力提供反扭矩；

借助于线材固定器张紧所述线材，所述线材固定器配备有用于克服拧紧所述螺母的拧紧力提供反扭矩的反扭矩工具；以及

借助于扳手拧紧所述螺母，由此，借助于所述反扭矩工具提供反扭矩。

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